II. Đặc điểm phân bố các nguyên tố trong môi tr−ờng trầm tích
2. Kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, as, Hg)
• Đồng (Cu)
Cu là một nguyên tố vi l−ợng cần thiết cho cây trồng và vật nuôi. Đồng tham gia vào cấu trúc các enzim, hoocmon trong cơ thể sinh vật. Tuy nhiên, hàm l−ợng Cu cao hoặc thấp có thể gây lên một số bệnh cho các sinh vật. Trong trầm tích, Cu tồn tại d−ới dạng các phức cơ - kim, hấp thụ trong các keo sét, d−ới dạng các khoáng vật và dạng ion hoà tan. Từ trong trầm tích, Cu có thể bị khuyếch tán trở lại môi tr−ờng n−ớc, đi vào cơ thể sinh vật sống trong trầm tích thông qua chuỗi và l−ới thức ăn.
Hàm l−ợng Cu trong trầm tích đầm phá Tam Giang - Cầu Hai dao động trong khoảng 2 - 26,1 ppm trung bình đạt 16,12 ppm vào mùa m−a và 9,9 - 22 ppm, trung bình đạt 15,6 ppm vào mùa khô. Hàm l−ợng Cu trong trầm tích tầng mặt có xu h−ớng dao động mạnh theo không gian vào mùa m−a và dao động nhỏ vào mùa khô. Hàm l−ợng Cu trong trầm tích tầng mặt có xu h−ớng cao hơn so với trầm tích biển nông ven bờ từ 2,7 đến 2,8 lần, thấp hơn so với trầm tích biển ven bờ phía bắc, cao hơn so với trầm tích tầng mặt ở các lagoon (Thị Nại, Thủy Triều, Đầm Nại) từ 1,1 - 1,6 lần nh−ng thấp hơn so với các lagoon khác (Tr−ờng Giang, N−ớc Mặn, N−ớc Mặn, N−ớc Ngọt) từ 1,3 - 1,9 lần (bảng 2.5).
Bảng 2.5: Hàm l−ợng Cu trung bình (ppm) trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
Mùa m−a Mùa khô
Mùa
Khu vực Dao động Trung bình Dao động Trung bình
Tam Giang 10,4 - 26,10 18,25 14,1 - 18,4 16,25
Thủy Tú 2,00 2,00 16,2 16,2
Cầu Hai 17,80 - 21,7 19,75 9,9 - 22,0 15,95
TB toàn đầm phá 2,00 - 26,10 16.12 14,1 - 22,0 15,6 Hàm l−ợng Cu ghi nhận đ−ợc t−ơng đối ổn định vào mùa khô trong toàn thủy vực. Tuy nhiên, mùa m−a xu thế này bị xáo trộn đi. Trong đó, giảm mạnh ở đầm Thủy Tú (từ 16,2 ppm vào mùa khô đến chỉ còn 2 ppm vào mùa m−a) và tăng lên ở phá Tam Giang và đầm Cầu Hai, tuy nhiên mức độ này không lớn (từ 16,25 lên 18,25 ở phá Tam Giang và từ 15,95 lên 19,75 ppm ở Cầu Hai) (hình 2.8). Hàm l−ợng Cu ghi nhận đ−ợc có xu h−ớng đạt cao ở khu vực cửa sông H−ơng (H - 6), tiếp đến là cửa sông Đại Giang (H - 14) và cửa sông Ô Lâu (H - 2). Nh− vậy, ở những khu vực tiếp nhận nguồn n−ớc từ các khu vực có các hoạt động công nghiệp (thành phố Huế và khu quân sự, công nghiệp Phú Bài) thì khả năng trầm tích tại khu vực đó cũng có hàm l−ợng Cu trong trầm tích cao hơn các
khu vực khác. Điều này chứng tỏ các hoạt động nhân sinh có ảnh h−ởng đến khả năng tích luỹ các kim loại trong trầm tích.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 pp m
Tam Giang Thuỷ Tú Cỗu Hai Mùa m−a
Mùa khô
Hình 2.8: Phân bố hàm l−ợng trung bình của Cu (mg/kg khô) theo không gian theo mùa trong năm trong trầm tích tầng mặt hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
So sánh với kết quả nghiên cứu tr−ớc đây của Lê Xuân Tài năm 2001 [12] nhận thấy hàm l−ợng Cu trong trầm tích tầng mặt của đầm phá có xu h−ớng tăng lên từ 15,12 ppm (2001) lên 15,86 ppm năm 2005. Tuy mức độ gia tăng không lớn nh−ng chứng tỏ các hoạt động nhân sinh cũng có ảnh h−ởng đáng kể chất l−ợng trầm tích đầm phá Tam Giang - Cầu Hai.
• Chì (Pb)
Trong môi tr−ờng Pb tồn tại d−ới dạng các ion trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Trong cuộc sống Pb đ−ợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp và đời sống … việc sử dụng Pb dẫn tới phát thải vào môi tr−ờng sinh thái và có thể ảnh h−ởng đến đời sống của con ng−ời thông qua chuỗi và l−ới thức ăn.
Hàm l−ợng Pb trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai ghi nhận đ−ợc ở mức độ cao, cao hơn so với trầm tích tầng mặt biển nông ven bờ thế giới nhiều lần (2,5 - 25 lần, trung bình khoảng 15 lần) và cao hơn so với các lagoon ven bờ miền Trung khác từ 1,1 đến 2,6 lần. Tuy nhiên, hàm l−ợng Pb trong trầm tích tầng mặt đạt thấp hơn so với trầm tích biển ven bờ phía bắc. Hàm l−ợng Pb dao động trong khoảng 5 - 38 ppm vào mùa m−a và 38 - 62 ppm vào mùa khô (bảng 2.6 ). Hàm l−ợng Pb ghi nhận đ−ợc vào mùa khô cao hơn mùa m−a từ 1,4 đến 9 lần tuỳ theo hợp phần.
Hàm l−ợng Pb trong trầm tích ghi nhận đ−ợc đạt cao nhất ở đầm Cầu Hai, tiếp đến là phá Tam Giang và ở đầm Thủy Tú ghi nhận đ−ợc ở mức thấp nhất. Mức độ phân hoá theo mùa diễn ra mạnh nhất ở đầm Thủy Tú (9 lần), tiếp đến là phá Tam Giang (2,7 lần) và 1,4 lần ở đầm Cầu Hai (hình 2.9). Hàm l−ợng Pb trung bình năm ghi nhận đ−ợc ở cửa sông H−ơng là cao nhất (40 ppm), tiếp đến
là cửa sông Đằng Giang (38 ppm) và nhỏ nhất ở cửa sông Ô Lâu (27 ppm), bức tranh phân bố của chúng khá t−ơng đồng với bức tranh phân bố của Cu trong trầm tích.
Bảng 2.6 : Hàm l−ợng Pb trung bình (ppm) trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
Mùa m−a Mùa khô
Mùa
Khu vực Dao động Trung bình Dao động Trung bình
Tam Giang 16 – 24 20 38 - 56 47 Thủy Tú 5 5 45 45 Cầu Hai 35 – 38 36,6 38 - 62 50 TB toàn đầm phá 5 – 38 23,6 38 - 62 47,8 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 pp m
Tam Giang Thuỷ Tú Cầu Hai
Mùa m−a Mùa khô
Hình 2.9: Phân bố hàm l−ợng trung bình của Pb (ppm/kg khô) theo không gian theo mùa trong năm trong trầm tích tầng mặt hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
So sánh với kết quả nghiên cứu tr−ớc đây của Lê Xuân Tài năm 2001 [12], nhận thấy hàm l−ợng Pb trong trầm tích tăng lên từ 14,46 ppm (2001) lên 35,7 ppm (2005). Nh− vậy, chứng tỏ sức ép môi tr−ờng của Pb đối với môi tr−ờng trầm tích trong toàn đầm phá là khá lớn. (sẽ nói kỹ ở phần sau)
• Kẽm (Zn)
Zn là một kim loại cần thiết cho cơ thể con ng−ời và sinh vật, nếu thiếu kẽm có thể gây hàng loạt các rối loạn tâm sinh lý vì chúng liên quan tới các enzim tham gia vào quá trình đồng hoá năng l−ợng, trong quá trình chuyển hoá vật chất. Tuy nhiên, thừa kẽm trong cơ thể gây lên các tác động xấu đến cơ thể. Trong tự nhiên, kẽm đi vào cơ thể thông qua chuỗi và l−ới thức ăn. Kẽm tồn tại d−ới dạng ion ở trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Trong trầm tích đầm phá
Tam Giang - Cầu Hai kẽm tồn tại d−ới dạng ion hấp thụ trong các keo sét, trong các hợp chất hữu cơ và các khoáng vật sunfua. Kẽm từ môi tr−ờng trầm tích có thể t−ơng tác trở lại môi tr−ờng n−ớc, đi vào có thể sinh vật sống trong trầm tích.
Hàm l−ợng Zn ghi nhận đ−ợc trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai dao động trong khoảng 36,7 - 146,8 ppm vào mùa m−a, 78,4 - 99,5 ppm vào mùa khô. Nhìn chung, hàm l−ợng Zn ghi nhận đ−ợc vào mùa m−a cao hơn so với mùa khô nh−ng không nhiều. So sánh với kết quả nghiên cứu ở vùng biển nông ven bờ thế giới khác thì nhận thấy hàm l−ợng Zn trong vùng có xu h−ớng cao hơn gấp nhiều lần. Mức hàm l−ợng ghi nhận này có xu h−ớng cao hơn so với các lagoon ven bờ miền Trung khác (Tr−ờng Giang - 85 ppm, N−ớc Mặn - 83 ppm, Thủy Triều - 57 ppm, N−ớc Ngọt - 68 ppm, Ô Loan - 87 ppm, Đầm Nại - 55 ppm), hàm l−ợng Zn ghi nhận đ−ợc có xu h−ớng thấp hơn trong các thuỷ vực ven bờ ở miền Bắc (vịnh Hạ Long, cửa sông Hồng, cửa sông Bạch Đằng). Nh− vậy, các nguồn cung cấp Zn có liên quan chủ yếu tới các nguồn từ lục địa.
Bảng 2.7 : Hàm l−ợng Zn trung bình (ppm) trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
Mùa m−a Mùa khô
Mùa
Khu vực Dao động Trung bình Dao động Trung bình
Tam Giang 86,7 - 118,1 102,4 78,4 - 88,5 83,45
Thủy Tú 36,7 36,7 90,2 90,2
Cầu Hai 132 - 146,8 139,4 96,2 - 99,5 97,85
TB toàn đầm phá 36,7 - 146,8 104,06 78,4 - 99,5 90,56 Hàm l−ợng Zn ghi nhận đ−ợc có xu h−ớng tập trung mạnh ở Cầu Hai, thứ đến là trong trầm tích phá Tam Giang còn ở đầm Thuỷ Tú mức độ tích luỹ Zn kém hơn các vùng khác. Trầm tích trong đầm Thuỷ Tú chủ yếu là trầm tích hạt thô nên khả năng tích luỹ các chất ô nhiễm kém hơn, vào mùa khô động lực dòng chảy yếu nên các chất ô nhiễm đ−ợc tích luỹ, tuy nhiên chúng dễ dàng bị rửa trôi đi khi mùa m−a động lực dòng chảy lớn, t−ơng tác trầm tích - n−ớc tăng lên. ở khu vực cửa sông H−ơng, Đại Giang mức độ tập trung Zn cao hơn so với khu vực cửa sông Ô Lâu chứng tỏ các hoạt động nhân sinh có những ảnh h−ởng đến nguồn cung các vật chất này.
Hàm l−ợng Zn ghi nhận đ−ợc trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai có xu h−ớng ổn định vào mùa khô và kém ổn định vào mùa m−a (hình 2.10). Hàm l−ợng Zn đạt cao nhất ở đầm Cầu Hai, giảm dần ở Tam Giang và đạt thấp nhất ở đầm Thuỷ Tú. Nhìn chung, hàm l−ợng Zn trong trầm tích cao ở những khu vực có nguồn cấp lớn và nơi có trầm tích hạt mịn phân bố.
0 20 40 60 80 100 120 140 pp m
Tam Giang Thuỷ Tú Cầu Hai Mùa khô
Mùa m−a
Hình 2.10: Phân bố hàm l−ợng trung bình của Zn (mg/kg khô) theo không gian theo mùa trong năm trong trầm tích tầng mặt hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
So sánh với kết quả nghiên cứu tr−ớc đây của Lê Xuân Tài [12], nhận thấy hàm l−ợng Zn trong trầm tích có xu h−ớng tăng lên từ 2 đến 3 lần tuỳ khu vực. Điều đó chứng tỏ, Zn là một trong các nhân tố đang có xu h−ớng tích luỹ trong trầm tích của đầm phá.
• Cadimi (Cd)
Cd là nguyên tố không có chức năng sinh học thiết yếu nh−ng lại có tính độc hại cao đối với hầu hết các sinh vật. Tác động lớn nhất của Cd không phải là tác động ngay ở liều l−ợng cao mà trái lại chúng nguy hại ở khả năng tác động mãn tính của nó ở trong thận. Con đ−ờng xâm nhập của Cd vào cơ thể chính là thông qua chuỗi thức ăn. Trong tự nhiên, Cd có liên quan gần gũi với Zn về mặt hoá học vì vậy đa số nguồn cung cấp Cd có liên quan đến nguồn cung cấp Zn. Cd có khả năng hấp thụ tốt trong các keo sét và trong trầm tích giàu vật chất hữu cơ.
Hàm l−ợng Cd ghi nhận đ−ợc trong trầm tích tầng mặt của khu vực th−ờng nhỏ hơn 0,1 ppm ở cả hai mùa. Hàm l−ợng Cd ghi nhận đ−ợc ở khu vực cửa sông H−ơng (H - 6) và ở giữa đầm Cầu Hai (H - 10) với mức độ ghi nhận đ−ợc là 4,1 và 6,7 ppm. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu tiếp theo cho thấy chúng đều nhỏ hơn < 0,1 ppm vào mùa m−a năm sau. Nh− vậy, khả năng tích luỹ của Cd trong trầm tích đầm phá là rất yếu. Mức hàm l−ợng này cũng khá t−ơng đồng với kết quả nghiên cứu ở các trầm tích ở các lagoon ven bờ miền Trung khác.
• Arsen (As)
Arsenic đ−ợc nhiều ng−ời biết đến vì những độc tính của một số hợp chất chứa chúng. Tuy nhiên, trong một số tr−ờng hợp chúng đ−ợc sử dụng nh− những d−ợc phẩm. As tồn tại d−ới dạng các hợp chất hữu cơ (phức cơ - kim) và d−ới dạng các khoáng vật arsenic, arsenat. Trong trầm tích, As hấp thụ tốt trong các keo sét, trong các mùn bã hữu cơ. Hàm l−ợng As trong trầm tích biển nông ven
bờ thế giới đạt 0,66 ppm. Ngày nay, As đ−ợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế: công nghiệp, nông nghiệp, đời sống.
Hàm l−ợng As ghi nhận đ−ợc trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai dao động từ 1,2 - 59,1 ppm, trung bình đạt 30,82 ppm vào mùa m−a; dao động từ 12 đến 17,9 ppm, trung bình đạt 16,32 ppm vào mùa khô (bảng 2.8). Nhìn chung, mức hàm l−ợng này cao hơn trầm tích biển ven bờ thế giới, cao hơn trong trầm tích các lagoon ven bờ miền Trung khác từ 2,3 - 4,4 lần. Hàm l−ợng As trong trầm tích khu vực vào mùa m−a cao hơn so với mùa khô, tuy nhiên mức độ phân hoá cao và không tạo thành quy luật chung thống nhất mà trái lại mang tính điểm cục bộ. Hàm l−ợng As ghi nhận đ−ợc vào mùa m−a phân hoá mạnh theo không gian, tuy nhiên vào mùa khô xu thế này có tính ổn định hơn, độ phân hoá nhỏ hơn.
Bảng 2.8: Hàm l−ợng As trung bình (ppm) trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
Mùa m−a Mùa khô
Mùa
Khu vực Dao động Trung bình Dao động Trung bình
Tam Giang 1,2 – 27 14,1 17,6 - 17,9 17,75 Thủy Tú 59,1 59,1 12 12 Cầu Hai 31,1 - 35,7 33,4 16,2 - 17,9 17,05 TB toàn đầm phá 1,2 - 59,1 30,82 12 - 17,9 16,32 0 10 20 30 40 50 60 pp m
Tam Giang Thuỷ Tú Cầu Hai Mùa m−a Mùa khô
Hình 2.11: Phân bố hàm l−ợng trung bình của As (ppm/kg khô) theo không gian theo mùa trong năm trong trầm tích tầng mặt hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
Theo không gian phân bố, hàm l−ợng As có xu h−ớng tập trung cao ở những khu vực cửa sông H−ơng, Ô Lâu và Đại Giang và những khu vực có hàm l−ợng trầm tích hạt mịn và hàm l−ợng Chc cao. Nhìn chung, hàm l−ợng As có
hàm l−ợng cao nhất tại đầm Cầu Hai, tiếp đến là đầm Thuỷ Tú và ở phá Tam Giang có mức độ tích luỹ As kém nhất.
• Thuỷ ngân (Hg)
Hg là một trong các kim loại đ−ợc sử dụng từ rất lâu, khoảng 3 500 năm tr−ớc. Ng−ời ta đã biết sử dụng Hg nh− là một vị thuốc trong y học. Tuy nhiên, Hg cũng là một trong các kim loại độc nhất đối với con ng−ời và động vật bậc cao. Hg tồn tại trong trầm tích d−ới dạng liên kết trong các hợp chất hữu cơ và một phần d−ới dạng vô cơ. Hiện nay, Hg đ−ợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực; tuy nhiên đây cũng đ−ợc coi là một trong các tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm nhất đối với con ng−ời.
Hàm l−ợng Hg ghi nhận đ−ợc trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai dao động từ d−ới 0,01ppm đến 0,05 ppm, trung bình đạt 0,024 ppm vào mùa m−a; 0,02 - 0,16 ppm, trung bình đạt 0,088 ppm vào mùa khô. Nhìn chung, hàm l−ợng Hg ghi nhận đ−ợc trong trầm tích vào mùa khô cao hơn so với mùa m−a (bảng 2.9).
Bảng 2.9: Hàm l−ợng Hg trung bình (ppm) trong trầm tích tầng mặt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
Mùa m−a Mùa khô
Mùa
Khu vực Dao động Trung bình Dao động Trung bình
Tam Giang 0,01 - 0,02 0,015 0,02 - 0,07 0,045 Thủy Tú 0,03 0,03 0,16 0,16 Cầu Hai 0,01 - 0,05 0,03 0,08 - 0,11 0,095 TB toàn đầm phá 0,01 - 0,05 0,024 0,02 - 0,16 0,088 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 pp m
Tam Giang Thuỷ Tú Cầu Hai Mùa m−a Mùa khô
Hình 2.12: Phân bố hàm l−ợng trung bình của Hg (ppm/kg khô) theo không gian theo mùa trong năm trong trầm tích tầng mặt hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai